Девятая загадочная планета солнечной системы. Новые научные исследования планет Солнечной системы Новые научные исследования планет солнечной системы

В 1994 году весь мир наблюдал, как комета Шумейкера — Леви 9 врезалась в Юпитер и «оставила след размером с Землю, который сохранялся целый год». Тогда астрономы радостно переговаривались, что Юпитер защищает нас от комет и астероидов.

Благодаря своему массивному гравитационному полю, Юпитер, как полагали, притягивает большинство этих угроз, прежде чем они достигают Земли. Но недавно исследование показало, что верным может быть совершенно обратное, и вся эта идея «щита Юпитера» не верна.

Моделирование в Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене показало, что Юпитер и Сатурн, вероятнее всего, закидывают космические обломки во внутреннюю Солнечную систему и на орбиты, которые выводят их на путь Земли. Выходит, планеты-гиганты забрасывают нас кометами и астероидами.

Хорошие новости заключаются в том, что кометы, которые бомбардировали Землю на этапах ее развития, могли «занести летучие вещества из внешней Солнечной системы, необходимые для образования жизни».

Плутон имеет жидкую воду

На окраине известной Солнечной системы космический аппарат NASA « » раскрывает странные вещи о далекой карликовой планете Плутон. В первую очередь интересно то, что у Плутона есть жидкий океан.

Наличие линий перелома и анализ большого кратера под названием Спутник Планум привели исследователей к модели, которая показывает, что Плутон имеет жидкий океан толщиной 100 километров с содержанием солей в 30% под ледяной оболочкой в 300 километров толщиной. Он примерно такой же соленый, как Мертвое море.

Если бы океан Плутона был в процессе замерзания, то планета должна была сжиматься. Но, похоже, она расширяется. Ученые подозревают, что в ядре осталось достаточно радиоактивности, чтобы дать хоть немного тепла. Толстые слои экзотических поверхностных льдов выступают в качестве изолятора, а вероятно присутствующий аммиак выступает в качестве антифриза.

Ядра Нептуна и Урана обернуты пластмассой

Как узнать, что лежит под облаками далеких газовых гигантов, где атмосферное давление в девять миллионов раз выше, чем на Земле? Математика! Ученые использовали алгоритм USPEX, чтобы представить возможную картинку происходящего под облаками этих слабо изученных планет.

Зная, что Нептун и Уран состоят в основном из кислорода, углерода и водорода, ученые подключили расчеты, чтобы определить странные химические процессы, которые могут там протекать. В результате получились экзотические полимеры, органические пластмассы, кристаллическая углекислота и ортоуглеродная кислота (она же «кислота Гитлера», потому что ее атомная структура напоминает свастику), обернутые вокруг твердого внутреннего ядра.

Во время поисков внеземной жизни на Титане и Европе ученые надеются, что вода могла реагировать с породами с протеканием органических процессов. Но если внутреннее ядро обернуто экзотическими кристаллами и пластмассой, придется пересмотреть некоторые вещи.

На Меркурии есть огромный Большой Каньон

Если на Венере и Марсе была вулканическая активность еще несколько миллионов лет назад, похоже, что малютка Меркурий успокоился 3-4 миллиарда лет назад. Планета остыла, начала сжиматься и трескаться.

В процессе этого появилась массивная трещина, которую ученые называют «большой долиной». По заявлению ученых Университета штата Мэриленд:

«Долина шириной 400 километров и длиной 965 километров, с крутыми склонами, которые проникают на 3 километра ниже окружающей местности. Чтобы вы могли сравнить, если бы «большая долина» Меркурия существовала на Земле, она была бы в два раза глубже Большого Каньона и простиралась от Вашингтона до Нью-Йорка и Детройта далеко на западе».

На крошечной планете в окружности всего 4800 километров такая большая долина больше похожа на страшный шрам на лице.

Венера однажды была пригодной для жизни

Венера - единственная планета, которая вертится задом наперед. При 460 градусов по Цельсию, ее поверхность достаточно горяча, чтобы расплавить свинец, а сама планета укутана облаками серной кислоты. Но однажды Венера, возможно, была способна поддерживать жизнь.

Более четырех миллиардов лет назад Венера имела океаны. На самом деле, считается, что вода на планете была более двух миллиардов лет. Сегодня Венера очень сухая и вообще не имеет водяного пара. Солнечный ветер Солнца сдул ее всю.

Атмосфера Венеры выделяет большое электрическое поле в пять раз сильнее земного. Это поле также является достаточно сильным, чтобы преодолеть силу тяжести Венеры и вытолкнуть водород и кислород в верхние слои атмосферы, где солнечные ветры сдуют их прочь.

Ученые не знают, почему электрическое поле Венеры настолько сильное, но это может быть связано с тем, что Венера находится ближе к Солнцу.

Земля подпитывается Луной

Землю окружает магнитное поле, защищающее нас от заряженных частиц и вредоносного излучения. Если бы не оно, нас бы облучали космические лучи в 1000 раз сильнее тех, что сейчас. Наши компьютеры и электроника поджарились бы мгновенно. Поэтому здорово, что в центре нашей планеты крутится гигантский шар из расплавленного железа. До недавнего времени ученые не были уверены, почему он продолжает вращаться. В конце концов, он должен остыть и замедлиться.

Но за последние 4,3 миллиарда лет он остыл всего на 300 градусов по Цельсию. Таким образом, мы потеряли совсем немного тепла, что не сыграло особой роли для магнитного поля. Теперь ученые полагают, что орбита Луны поддерживает раскаленное ядро Земли в процессе вращения, вбрасывая порядка 1000 миллиардов ватт энергии в ядро. Луна может быть гораздо важнее для нас, чем мы думали.

Кольца Сатурна - новые

С 1600-х годов ведутся споры о том, сколько существуют кольца Сатурна и откуда они взялись. В теории, Сатурн когда-то имел больше лун и некоторые из них столкнулись между собой. В результате появилось облако обломков, которое разложилось на кольца и 62 спутника.

Наблюдая, как Сатурн , ученые смогли оценить относительную силу буксира газового гиганта. Поскольку все спутники были заброшены на более длинные орбиты, это позволило ученым примерно оценить, когда произошел междусобойчик среди лун.

Цифры показали, что кольца Сатурна никак не относятся к формированию планеты четыре миллиарда лет назад. На самом деле, за исключением более удаленных лун Титана и Япета, крупные спутники Сатурна, по всей видимости, сформировались во время мелового периода, эпохи динозавров.

В наших окрестностях 15 000 очень больших астероидов

В 2005 году NASA было поручено найти 90% крупных объектов в околоземном пространстве к 2020 году. Пока агентство нашло 90% объектов размером 915 метров и больше, но только 25% - размером 140 метров или больше.

В 2016 году, с 30 новыми открытиями в неделю, NASA обнаружило свои 15 000 объектов. Для справки: в 1998 году агентство находило только 30 новых объектов в год. NASA каталогизирует все кометы и астероиды вокруг, чтобы убедиться, что мы будем знать, когда что-то соберется по нам ударить. Тем не менее метеоры иногда прорываются без предупреждения, вроде того, что взорвался над Челябинском в 2013 году.

Мы специально разбили аппарат о комету

Космический аппарат Европейского космического агентства «Розетта» вращался вокруг кометы 67P/Чурюмова — Герасименко в течение двух лет. Аппарат собирал данные и даже разместил посадочный модуль на поверхности, хоть и не совсем удачно.

Эта миссия протяженностью 12 лет позволила сделать ряд важных открытий. Например, «Розетта» обнаружила аминокислоту глицин, основной строительный блок жизни. Хотя давно предполагали, что аминокислоты могли образоваться в космосе на заре Солнечной системы, найти их удалось только благодаря «Розетте».

«Розетта» обнаружила 60 молекул, 34 из которых никогда не находили на комете прежде. Инструменты аппарата также показали существенное различие в составе воды кометы и воды Земли. Выходит, вряд ли вода на Земле появилась благодаря кометам.

После успешной миссии ЕКА разбило аппарат о комету.

Загадки Солнца решены

У всех планет и звезд есть магнитные поля, которые со временем меняются. На Земле эти поля переворачиваются каждые 200 000–300 000 лет. Но сейчас они опаздывают.

На Солнце все происходит быстрее. Каждые 11 лет или около того полярность магнитного поля Солнца переворачивается. Этому сопутствует период повышенной активности солнца и солнечных пятен.

Как ни странно, Венера, Земля и Юпитер в это время выравниваются. Ученые полагают, что эти планеты могут влиять на Солнце. По результатам исследования, когда планеты выравниваются, их сила тяжести сочетается, вызывая приливный эффект на плазме солнца, притягивая ее и нарушая магнитное поле солнца.

В январе 2016 года ученые объявили, что в Солнечной системе, возможно, есть еще одна планета. Ее ищут многие астрономы, исследования пока приводят к неоднозначным выводам. Тем не менее первооткрыватели Планеты Х уверены в ее существовании. рассказывает о последних результатах работы в этом направлении.

О возможном обнаружении за пределами орбиты Плутона Планеты Х астрономы и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института (США). Девятая планета Солнечной системы, если она существует, примерно в 10 раз тяжелее Земли, а по своим свойствам напоминает Нептун - газовый гигант, самую далекую из известных планет, вращающихся вокруг нашего светила.

По оценкам авторов, период обращения Планеты Х вокруг Солнца - 15 тысяч лет, ее орбита сильно вытянута и наклонена относительно плоскости земной орбиты. Максимальное удаление от Солнца Планеты Х оценивается в 600-1200 астрономических единиц, что выводит ее орбиту за пределы пояса Койпера, в котором располагается Плутон. Происхождение Планеты Х неизвестно, но, как полагают Браун и Батыгин, этот космический объект 4,5 миллиарда лет назад был выбит из протопланетного диска вблизи Солнца.

Эту планету астрономы обнаружили теоретически, анализируя оказываемое ею на другие небесные тела в поясе Койпера гравитационное возмущение - траектории шести крупных транснептуновых объектов (то есть расположенных за орбитой Нептуна) оказались объединены в один кластер (со сходными аргументами перигелия, долготой восходящего узла и наклонением). Вероятность ошибки в своих расчетах Браун и Батыгин изначально оценили в 0,007 процента.

Где именно находится Планета Х - неизвестно, какую часть небесной сферы следует отслеживать телескопам - непонятно. Небесное тело расположено настолько далеко от Солнца, что заметить его излучение современными средствами крайне сложно. А доказательства существования Планеты Х, основанные на оказываемом ею гравитационном влиянии на небесные тела в поясе Койпера, - лишь косвенные.

Видео: caltech / YouTube

В июне 2017 года астрономы из Канады, Великобритании, Тайваня, Словакии, США и Франции результаты поиска Планеты Х с использованием каталога транснептуновых объектов OSSOS (Outer Solar System Origins Survey). Были изучены элементы орбиты восьми транснептуновых объектов, на движение которых Планета Х должна была бы повлиять - объекты сгруппировались бы определенным образом (кластеризовались) по своим наклонениям. Среди восьми объектов четыре рассмотрены впервые, все они удалены от Солнца на расстояние более 250 астрономических единиц. Оказалось, что параметры одного объекта, 2015 GT50, не укладываются в кластеризацию, что заставило усомниться в существовании Планеты Х.

Однако первооткрыватели планеты Х полагают, что 2015 GT50 не противоречит их расчетам. Как отметил Батыгин, численное моделирование динамики Солнечной системы, включающее Планету Х, показывает, что за пределами большой полуоси в 250 астрономических единиц должны существовать два кластера небесных тел, чьи орбиты выровнены Планетой Х: один - стабильный, второй - метастабильный. Хотя объект 2015 GT50 не входит ни в один из этих кластеров, он все равно воспроизводится моделированием.

Батыгин полагает, что может быть несколько таких объектов. Вероятно, с ними связано положение малой полуоси Планеты Х. Астроном подчеркивает, что с момента опубликования данных о Планете Х на ее существование указывают уже не шесть, а 13 транснептуновых объектов, из них к стабильному кластеру относятся 10 небесных тел.

Пока одни астрономы сомневаются в Планете Х, другие находят новые свидетельства в ее пользу. Испанские ученые Карлос и Рауль де ла Фуэнте Маркос исследовали параметры орбит комет и астероидов в поясе Койпера. Обнаруженные аномалии движения объектов (корреляции между долготой восходящего узла и наклонением) легко объясняются, по мнению авторов, присутствием в Солнечной системе массивного тела, большая полуось орбиты которого составляет 300-400 астрономических единиц.

Более того, в Солнечной системе может быть не девять, а десять планет. Недавно астрономы из Аризонского университета (США) существование в поясе Койпера еще одного небесного тела, размерами и массой близкими к Марсу. Расчеты показывают, что гипотетическая десятая планета удалена от светила на расстояние 50 астрономических единиц, а ее орбита наклонена к плоскости эклиптики на восемь градусов. Небесное тело оказывает возмущение на известные объекты из пояса Койпера и, скорее всего, в древности находилось ближе к Солнцу. Специалисты отмечают, что наблюдаемые эффекты не объясняются влиянием Планеты Х, расположенной значительно дальше «второго Марса».

В настоящее время известно около двух тысяч транснептуновых объектов. С вводом новых обсерваторий, в частности LSST (Large Synoptic Survey Telescope) и JWST (James Webb Space Telescope), ученые планируют довести число известных объектов в поясе Койпера и за его пределами до 40 тысяч. Это позволит не только определить точные параметры траекторий транснептуновых объектов и, как следствие, косвенно доказать (или опровергнуть) существование Планеты Х и «второго Марса», но также и напрямую обнаружить их.

Астрономы Майк Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене об обнаружении за пределами орбиты Плутона кандидата в девятую планету Солнечной системы. Находка может стать одной из самых сенсационных в текущем десятилетии, сравнимой с открытием нового континента на Земле. Результаты поисков Планеты Х авторы опубликовали в The Astronomical Journal. Кратко о них рассказывают Science News и Nature News.

Что открыли

Планета Х представляет собой объект размером с Нептун и в десять раз тяжелее Земли. Небесное тело вращается вокруг Солнца по сильно вытянутой и наклоненной к земной орбите с периодом в 15 тысяч лет. Ближайшее расстояние между Солнцем и Планетой Х равняется 200 астрономическим единицам (это в семь раз больше расстояния между Нептуном и светилом), а максимальное оценивается в 600-1200 астрономических единиц. Это выводит орбиту объекта за пределы пояса Койпера, в котором располагается Плутон, в сторону облака Оорта.

Почему девятая планета

Определение планеты, предлагаемое Международным астрономическим союзом (МАС), применяется только к небесным телам в Солнечной системе. Согласно нему, планетой считается округлое массивное тело, очистившее окрестности своей орбиты от большого количества более мелких тел. МАС официально признает существование пяти карликовых планет. Одна из них (Церера) находится в астероидном поясе между орбитами Марса и Юпитера, другие (Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа) - дальше орбиты Нептуна. Самой крупной из них считается Плутон.

Всего в Солнечной системе, согласно МАС, насчитывается восемь планет. Самая крупная и массивная из них - Юпитер. Плутон решением МАС в 2006 году перестал считаться планетой, поскольку не удовлетворяет одному из определяющих ее критериев (доминированию в пространстве своей орбиты). К настоящему времени астрономы обнаружили более 40 кандидатов в карликовые планеты. Оценки ученых свидетельствуют, что в Солнечной системе может быть более двух тысяч карликовых планет, из которых 200 находятся в пределах пояса Койпера (на расстоянии от 30 до 55 астрономических единиц от Солнца). Остальные - вне него.

Определение планеты как карликовой вызывает споры у ученых. В частности, решающую роль при этом могут играть размеры небесного тела. Планета Х, будучи пятым по массе и размерам из известных науке небесным телом Солнечной системы наверняка не может считаться карликовой. Необычная орбита и происхождение Планеты Х могут привести к пересмотру МАС определения карликовой планеты.

Изображение: NASA / JPL-CALTECH

Как открыли

Существование Планеты Х заподозрили в 2014 году. Тогда Чедвик Трухильо из Обсерватории Джемини на Гавайях и Скотт Шеппард из Института Карнеги в Вашингтоне опубликовали в Nature статью, где сообщили об обнаружении на расстоянии 80 астрономических единиц (Плутон находится на расстоянии 48 астрономических единиц от Солнца) от Солнца транснептунового объекта 2012 VP113. В своей работе астрономы также предположили, что на удалении 250 астрономических единиц от светила есть планета крупнее Земли.

Астроном-наблюдатель Браун и эксперт по компьютингу в астрономии Батыгин решили опровергнуть данные Трухильо и Шеппарда. Но получилось иначе. Новую планету ученые обнаружили при помощи анализа данных по оказываемому ею гравитационному воздействию на другие небесные тела за орбитой Нептуна. Среди них, в частности, значится открытая в 2003 году Брауном, Трухильо и Дэвидом Рабиновицем кандидат в карликовую планету Седна. Компьютерное моделирование и теоретические расчеты, проведенные Брауном и Батыгиным, объясняют результаты наблюдений существованием Планеты Х. Вероятность ошибки в своих выводах астрономы оценивают в 0,007 процента.

Как возникла Планета Х

Точного ответа на вопрос о происхождении Планеты Х астрономы пока дать не могут. Они склоняются к следующей гипотезе. На заре существования Солнечной системы в ней было пять крупных протопланет, четыре из которых сформировали современные Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Однако примерно через три миллиона лет после их рождения гравитация двух первых небесных тел выкинула Протопланету Х за пределы орбиты Нептуна.

Строение и состав Планеты Х

Происхождение Планеты Х дает основание предположить, что изначально она была похожа на ледяные гиганты Уран и Нептун. Последний в 17 раз тяжелее Земли, а его диаметр в четыре раза больше, чем у Голубой планеты. Уран и Нептун относятся к категории ледяных гигантов. Их атмосфера состоит из газов (водорода, гелия и углеводородов) и частиц льда (водяного, аммиачного и метанового). Под атмосферой гигантов расположена мантия из водяного, аммиачного и метанового льда, под которым скрывается твердое ядро из металлов, силикатов и льдов. Планета Х может иметь похожие ядро и мантию без плотной атмосферы.

Критика

Референтом работы ученых в The Astronomical Journal выступил небесный механик Алессандро Морбиделли из Ниццы. Он оптимистично оценил шансы на открытие Планеты Х астрономами Брауном и Батыгиным. Не в последнюю очередь - благодаря авторитету ученых. Планетолог Хал Левисон из Колорадо скептически отнесся к работе коллег, сославшись на поспешность делаемых Брауном и Батыгиным выводов и необходимость дальнейшей проверки. Как отмечают сами первооткрыватели Планеты Х, астрономы поверят в их находку только тогда, когда смогут наблюдать планету в телескоп.

Что дальше

Для обнаружения Планеты Х астрономы зарезервировали время на японской обсерватории Subaru на Гавайях. Конкуренцию в поисках планеты ученым составят Трухильо и Шеппард. Подтверждение существования небесного тела может занять время до пяти лет. В случае открытия объект может стать девятой планетой Солнечной системы. Ранее поиски Планеты Х в Солнечной системе привели ученых к обнаружению Нептуна (в 1864 году) и Плутона (в 1930 году). Почти не вызывает сомнения, что существование девятой планеты будет подтверждено.

Правообладатель иллюстрации Reuters Image caption Майкл Браун специализируется на поиске отдаленных объектов

Ученые Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин привели доказательства существования гигантской планеты Солнечной системы, находящейся еще дальше от Солнца, чем Плутон.

Исследователи сообщили, что увидеть ее в телескоп пока не удалось. По их словам, планету удалось обнаружить при изучении движения малых небесных тел в дальнем космосе.

Масса небесного светила примерно в 10 раз превышает массу Земли, однако ученым еще предстоит удостовериться в его существовании.

Астрономы института лишь примерно представляют, где планета может находиться в звездном небе, и, вне всяких сомнений, их предположение даст старт кампании по ее поиску.

"На Земле есть много телескопов, теоретически способных ее найти. Я очень надеюсь, что теперь после нашего заявления люди по всему миру начнут искать девятую планету", - сказал Майкл Браун.

Эллиптическая орбита

По вычислениям ученых, космический объект находится примерно в 20 раз дальше от Солнца, чем Нептун, который находится в 4,5 млрд км от него.

В отличие от почти круглых орбит других планет Солнечной системы этот объект, предположительно, двигается по эллиптической орбите, а полный оборот вокруг Солнца занимает от 10 тыс. до 20 тыс. лет.

Ученые изучили движение состоящих преимущественно изо льда объектов в Поясе Койпера. В этом поясе находится Плутон.

Исследователи заметили определенное расположение некоторых тел в Поясе, в частности таких крупных объектов, как Седна и 2012 VP113. По их мнению, это можно объяснить лишь присутствием неизвестного крупного космического объекта.

"Все самые удаленные объекты движутся в одном направлении по необъяснимой траектории, и мы поняли, что единственное тому объяснение - существование большой далекой планеты, которая их держит вместе, пока они вращаются вокруг Солнца", - сказал Браун.

Планета Икс

Идея о существовании так называемой Планеты Икс, находящейся на периферии Солнечной системы, обсуждается в научных кругах уже более 100 лет. Про нее то вспоминают, то забывают.

Нынешнее предположение представляет особый интерес из-за ведущего автора исследования.

Браун специализируется на поиске отдаленных объектов, и именно благодаря его открытию карликовой планеты Эрида в Поясе Койпера в 2005 году Плутон потерял статус планеты год спустя.

Тогда предполагалось, что Эрида слегка крупнее Плутона, но сейчас стало ясно, что она слегка меньше его.

Исследователи, изучающие удаленные объекты Солнечной системы, уже некоторое время предполагают вероятность существования планеты размером с Марс или Землю из-за размера и формы планет в Поясе Койпера. Но пока не удастся увидеть планету в телескоп, идея о ее существовании будет восприниматься скептически.

Исследование Майкла Брауна и Константина Батыгина было опубликовано в издании Astronomical Journal.